基于BIM+VR技術(shù)的數(shù)字化虛擬樣板應(yīng)用探索

周超 王依寒 蘇霽康

摘?要：在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，城市化進(jìn)程速度不斷加快，建筑工程規(guī)模不斷擴(kuò)大、功能不斷增加，為人們的生活和工作提供便利的條件。但是大規(guī)模多功能建筑工程施工期間，由于人員、材料以及設(shè)備高度密集，導(dǎo)致施工現(xiàn)場較為復(fù)雜，并且安全風(fēng)險(xiǎn)不斷提高。為了能夠提高施工質(zhì)量，則在施工中提高施工工藝，將新型技術(shù)應(yīng)用于建筑行業(yè)中。本文重點(diǎn)闡述了BIM+VR技術(shù)的數(shù)字化虛擬樣板應(yīng)用展開分析，從施工質(zhì)量樣板策劃到建立BIM模型、再到VR技術(shù)功能實(shí)現(xiàn)等角度出發(fā)深入探討，從而推動(dòng)建筑行業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：BIM+VR技術(shù);施工;質(zhì)量樣板;教育系統(tǒng)

自BIM衍生出來后，在我國建筑行業(yè)建模中得到了廣泛的應(yīng)用，通過建模實(shí)現(xiàn)對建筑信息的可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、然后在進(jìn)行不斷的優(yōu)化。隨著科技的不斷發(fā)展VR技術(shù)的誕生，在建筑行業(yè)中將BIM技術(shù)與VR技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，然后投入到建筑行業(yè)中，該工藝技術(shù)能夠推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展，從設(shè)計(jì)到施工在到驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，可有效地控制，最大限度展現(xiàn)BIM+VR工藝的優(yōu)勢。

1 研究具體案例

1.1?工程概況

以湖南建筑高級(jí)技工學(xué)校教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合樓為例，區(qū)實(shí)驗(yàn)學(xué)校工程為例，學(xué)校教學(xué)實(shí)訓(xùn)綜合樓項(xiàng)由北側(cè)塔樓和南側(cè)裙樓組成。地下室2層，刺塔樓地上為14層，建筑高度54m。南側(cè)裙房止為2層，局部3-4層，建筑高度19m。?建設(shè)用地?3600平方米，總建筑面積20401.72平方米。1工合同造價(jià)5313.47萬元，施工工期540天。

1.2??BIM+VR軟件環(huán)境的構(gòu)成

為使工作人員在虛擬的環(huán)境產(chǎn)生身臨其境的感覺，BIM技術(shù)構(gòu)建工程的三維模型，VR技術(shù)構(gòu)建虛擬的施工環(huán)境。在應(yīng)用VR技術(shù)構(gòu)建虛擬的環(huán)境時(shí)，為增強(qiáng)實(shí)際施工環(huán)境的真實(shí)性，需要VR技術(shù)具備較高的幀率性能，以便使虛擬環(huán)境貼近真實(shí)環(huán)境。本工程在構(gòu)建虛擬環(huán)境時(shí)，VR技術(shù)中配置UE4軟件，該軟件具備以下特點(diǎn)：一，該軟件引擎具備較高的渲染畫面的能力，在引擎運(yùn)行時(shí)畫面的分辨率高達(dá)90幀率;二，該軟件操作簡單，分析器細(xì)化能力較高，可以引入不同的資源構(gòu)建真實(shí)的場景;三，在后期處理畫面時(shí)，利用該軟件的PVR技術(shù)，增強(qiáng)后期處理效果四，無需復(fù)雜的初始設(shè)置，即可快速進(jìn)行VR制作。

1.3 BIM+VR的結(jié)合

根據(jù)工程的設(shè)計(jì)要求，計(jì)算機(jī)會(huì)構(gòu)建工程的三維模型，將模型的參數(shù)輸入至VR引擎中，通過VR技術(shù)構(gòu)建虛擬的環(huán)境，在環(huán)境中明確標(biāo)注施工的流程、進(jìn)度以及技術(shù)要點(diǎn)等內(nèi)容，完成上述操作后，會(huì)進(jìn)入到施工的虛擬測試階段。VR技術(shù)生成虛擬的三維環(huán)境，用戶在交互過程中增強(qiáng)體驗(yàn)感，以便用戶在實(shí)際施工期間，結(jié)合體驗(yàn)感有助于提高施工的效率和質(zhì)量。在BIM技術(shù)和VR技術(shù)相互結(jié)合過程中，應(yīng)用在工程模擬環(huán)境，具體的工作流程如下：第一，創(chuàng)建項(xiàng)目BIM模型;第二，將模型儲(chǔ)存為VR可讀格式;第三，導(dǎo)入VR引擎;第四，設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)階段分為添加輔助環(huán)節(jié)和進(jìn)行交互設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，最終形成完整的模型;第五，施工階段，施工階段分為功能設(shè)置環(huán)節(jié)、施工流程綁定以及數(shù)據(jù)信息綁定，最終進(jìn)行模擬施工。在上述流程中，應(yīng)強(qiáng)化虛擬環(huán)境的真實(shí)感，使用戶在虛擬的環(huán)境獲得真實(shí)的體驗(yàn)感覺。用戶進(jìn)入到虛擬的環(huán)境中，虛擬環(huán)境應(yīng)精準(zhǔn)刺激用戶的視覺、聽覺以及觸覺等，在用戶與虛擬環(huán)境交互過程中，突顯用戶的主體地位，以便用戶合理規(guī)劃施工場地，提高現(xiàn)場環(huán)境利用率的同時(shí)，還能加快工程的施工進(jìn)度。

1.4 VR應(yīng)用實(shí)例

將VR技術(shù)應(yīng)用在構(gòu)建數(shù)字化施工樣板時(shí)，通過為用戶營造兩種場景，使用戶在虛擬場景中感受真實(shí)的環(huán)境。在場景一內(nèi)，用戶佩戴好VR設(shè)備，熟悉VR設(shè)備后程序進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)，用戶在虛擬的環(huán)境中，可選擇不同的操作場景，如工地場景、地圖場景等。在場景二內(nèi)，VR系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶在場景一選擇的場景，使用戶進(jìn)入到虛擬化工作狀態(tài)，以選擇工地場景為例，用戶在工地場景中開始施工。以安裝建筑門窗為例，用戶按照工藝流程進(jìn)行施工，完成施工后，用戶通過臉部識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)入到建筑內(nèi)，在建筑中檢查不同位置是否存在質(zhì)量問題。此外為特殊工種構(gòu)建虛擬環(huán)境，如為塔吊司機(jī)構(gòu)建虛擬的操作環(huán)境，塔吊司機(jī)按照安全操作流程進(jìn)行操作，在虛擬的環(huán)境增強(qiáng)塔吊司機(jī)的操作感覺。在操作時(shí)若塔吊設(shè)備進(jìn)入到盲區(qū)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警，有助于提高塔吊司機(jī)的防護(hù)意識(shí)。用戶在建筑內(nèi)檢查過程中，按照防火要求在建筑內(nèi)的指定地點(diǎn)配置防火設(shè)備，并在虛擬環(huán)境通過操作防火設(shè)備，一方面檢查防火設(shè)備是否符合滅火要求，另一方面有助于完善和優(yōu)化建筑內(nèi)的安全系統(tǒng)。

1.5 建筑施工VR系統(tǒng)驗(yàn)收

使用VR技術(shù)構(gòu)建建筑施工驗(yàn)收系統(tǒng)，系統(tǒng)分為自驗(yàn)收、專家組驗(yàn)收以及項(xiàng)目試點(diǎn)等模式。在自驗(yàn)收模式中，基于國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)建立規(guī)范的驗(yàn)收制度，用戶可以自行驗(yàn)收虛擬建筑的質(zhì)量。在專家組驗(yàn)收模式中，組織專家對虛擬的建筑進(jìn)行檢驗(yàn)，在檢驗(yàn)中針對存在的問題予以正確的指導(dǎo)。在項(xiàng)目試點(diǎn)模式中，項(xiàng)目部組織人員進(jìn)行虛擬體驗(yàn)，通過體驗(yàn)檢驗(yàn)員工在虛擬環(huán)境中的操作能力，以便為確定最終的VR驗(yàn)收系統(tǒng)提供參考依據(jù)。

2??BIM+VR的施工質(zhì)量體系

BIM+VR的施工質(zhì)量體系的建立，充分利用兩種技術(shù)的優(yōu)勢，BIM技術(shù)收集建筑信息后，會(huì)建立信息化、三維化的模型，VR技術(shù)增強(qiáng)模型的可視化效果，為用戶營造真實(shí)的操作以及觀摩環(huán)境。此外VR技術(shù)具有良好的工程教育特點(diǎn)，在大規(guī)模、多功能建筑施工過程中，利用VR虛擬技術(shù)營造真實(shí)的工程環(huán)境，在虛擬的環(huán)境中工作人員可根據(jù)存在的問題實(shí)施管理措施。

3 結(jié)語

綜上所述，使用BIM技術(shù)和VR技術(shù)構(gòu)建數(shù)字化建筑模型，通過分析獨(dú)立的樣板，充分展現(xiàn)出BIM技術(shù)與VR技術(shù)的優(yōu)勢，既能為用戶提供可視化設(shè)計(jì)和施工模型，還能創(chuàng)造虛擬的環(huán)境，讓用戶在環(huán)境中按照設(shè)定的流程進(jìn)行操作，在操作中可以按照用戶的需求進(jìn)行變化，使樣本結(jié)構(gòu)更加合理，滿足人們的生活和工作需求。用戶在虛擬的環(huán)境中模擬工程的施工過程，有助于增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)，有效提高工程的施工效率。

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